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编写了GTN、VGM、SMCS、CVGM、DSPS等多种微细观损伤模型的UMAT和VUMAT用户子程序嵌入ABAQUS中,针对国内多种建筑钢材进行实验,识别其等向-随动材料强化参数及微细观损伤断裂预测参数,实现了基于微细观损伤理论的钢材断裂预测;分别选取典型单层球壳、柱壳算例进行地震作用下的动力全过程分析,统计其内力响应规律;针对大跨空间结构常用圆钢管构件,在常用几何和设计参数范围内,依据球壳及柱壳地震内力响应规律,对其轴向拉压、常轴力压弯尤其变轴力压弯复杂受力状态下的滞回性能进行系统参数分析,并完成圆钢管构件偏心拉压和变轴力压弯/拉弯等滞回性能试验,揭示圆钢管构件损伤破坏机理,提炼恢复力模型;基于微观损伤断裂预测模型,实现了网壳结构材料、构件乃至结构的多尺度精确全过程动力分析,真实模拟网壳强震下的杆件断裂失效导致结构倒塌全过程,给出合理抗震设计建议。项目成果对完善钢管结构抗震设计方法和理论、科学模拟其动力灾变过程、准确评价既有结构安全性尤为重要。 2100433B
圆钢管构件力学性能好、应用广泛,但强震中圆钢管及其构建空间结构体系仍有破坏,说明其地震破坏机理尚未透彻,相应抗震设计准则和技术措施仍需完善。目前圆钢管轴心受力构件抗震性能研究较多,压弯构件空间滞回特性亦有涉及,但均未考虑管材和加工工艺对低周疲劳特性的影响,缺乏从微观反映构件损伤形态和变化的材料模型,且未根据空间结构地震响应特性考虑杆件轴力变化。因此,本项目拟建立合理体现屈服平台、包辛格效应、强化及累积损伤影响的GTN钢材损伤模型,分别以热轧、冷弯低合金和不锈钢构件为研究对象,选取常用几何和设计参数,对其轴向拉压、常轴力压弯尤其变轴力压弯复杂受力状态滞回性能进行系统参数分析,辅以试验,揭示其损伤破坏机理,提炼恢复力模型,力图真正实现材料、构件乃至结构的多尺度精确全过程分析,给出合理抗震设计建议。项目成果对完善钢管结构抗震设计方法和理论、科学模拟其动力灾变过程、准确评价既有结构安全性尤为重要。
焊接或螺纹连接或配堵头过盈连接
套钢柱定额
圆中心周长a=2*3.14*R.钢管长=L钢管重量=L*a*1.6*78.5=L*a*125.6=重量。用广联达G+也可以计算出来。
圆钢管压弯构件常轴力滞回性能研究
运用ANSYS中的SHELL181单元,建立圆钢管数值分析模型。对圆钢管构件进行常轴力、循环弯矩作用下的双重非线性分析,获取构件的滞回曲线和骨架曲线,对圆钢管压弯构件极限承载力、延性系数、能量耗散系数等滞回性能指标进行了分析,探讨了长细比、径厚比和轴压比等参数变化对圆钢管滞回性能的影响。以长度L为2m、轴压比为0.4的180×8圆钢管件为例,进行了常轴力作用下的压弯性能试验。研究结果表明,数值计算结果与试验实测数据吻合较好,可以较准确地反映圆钢管件滞回性能;长细比、径厚比和轴压比对圆钢管滞回性能的影响具有相关性;随长细比、径厚比和轴压比的增大,圆钢管极限承载力和刚度降低,延性变差;为保证大长细比构件有足够的能量耗散系数和延性,应严格限制其轴压比。
圆钢管混凝土构件弯矩—曲率滞回特性研究
圆钢管混凝土构件弯矩—曲率滞回特性研究——首先确定了往复应力作用下组成圆钢管混凝土的钢材和棱心混凝土的应力一应变关系模型,在此基础上,利用数值计算方法,对圆钢管混凝土构件弯矩一曲率滞回关系曲线进行了理论分析,其结果和试验结果吻合良好 最后,提...
高强度厚板焊接组合钢构件是近年来重大钢结构工程经常采用的构件形式。随着构件所用钢板厚度的增加,其板内与焊缝处的缺陷、裂纹敏感性迅速增加,构件的性能表现较一般构件复杂得多。此类构件损伤机理与滞回性能的描述和模拟是预测重大钢结构工程在强震下灾变效应与破坏过程的关键科学问题之一。本项目将高强厚板焊接组合钢构件的损伤机理及其演化模型的建立为研究目标,完成高强厚钢板及其焊缝的主要力学性能试验,完成高强度厚板焊接组合钢构件缩尺模型的循环加载试验;通过理论分析和数值手段,并结合试验结果,探索高强厚板焊接组合钢构件的动力损伤机理并提炼损伤扩展、累积、破坏特征,研究损伤退化规律;建立可以考虑损伤累积的厚板焊接组合钢构件滞回模型,揭示其破坏破坏模式,为进行重大钢结构工程在强震作用下整体结构性态与灾变全过程的正确描述以及结构失效模式的准确预测提供科学基础。
本课题从焊接残余应力和损伤累积两个方面对厚钢板焊接组合构件及框架结构进行了研究。 首先基于热-力间接耦合法,研发了适用于厚板多维多道焊接的子程序DFLUX,并对不同类型Q345厚钢板的对接焊缝残余应力进行了三维有限元分析以及实测研究,建立了厚板构件残余应力的数值模型,分析了不同截面形式厚钢板构件不同形式荷载作用下的静力和滞回性能;提出了便于工程应用的残余应力简化计算方法,并进行了精度验证。研究表明,厚钢板焊接残余应力主要分布在焊缝及其热影响区(HAZ)范围内,并以纵向拉应力为主;残余应力峰值以及焊接残余应力对焊缝区损伤值的影响随着板厚度的增加而增加,残余应力可使得构件提前进入塑性,但由于塑性重分布的作用,残余应力对构件承载能力和滞回性能的影响很小。 基于塑性累积应变的损伤模型和不可逆热力学损伤模型,借助ABAQUS软件的二次开发平台,研发了适用于不同单元类型的损伤本构子程序UMAT,探讨了焊接厚钢板组合构件在复杂外荷载作用下的损伤演化规律及其对厚板力学性能的影响,并对高厚比、宽厚比等参数做了分析。将分析推广到结构层次,建立了箱型厚板构件组成的框架数值模型,研究了其静力性能和滞回性能。研究表明,材料累积损伤会造成构件及结构的刚度退化,滞回环面积减小,耗能能力降低。总体来说,损伤的影响作用比残余应力的影响作用更为显著。同时,为了深入了解厚钢板材料的损伤机理,完成了适合于厚板钢材的材性试验。通过试验数据可以得到厚板Z向和横向的不同力学性能及其损伤演化规律。试验表明,随着塑性应变的累积,材料性能退化严重。 此外,基于上述研究成果及已完成的工作,对腹板开圆孔钢框架的动力性能进行了研究。建立了考虑楼板组合效应以及腹板开圆孔对构件产生削弱影响的塑性铰模型,研究了楼板组合效应对腹板开圆孔组合构件整体抗震性能的影响规律。研究表明,考虑混凝土楼板的组合效应以后,结构的刚度增加,使得梁腹板开圆孔的削弱对结构整体性能的影响减小。 2100433B
流变是岩石的重要力学特性之一,在岩石的流变过程中,不仅存在流变变形。也会引起损伤,即螨变损伤。岩石的蠕变损伤是连续损伤,因而可用连续损伤理论及相应的损伤演变力程, 但必须反映蠕变的非线性过程及速率变化的影响,即蠕变的力学模型。